курсовая. Расчетнографическая работа расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензол толуол

• Название: Расчетнографическая работа расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензол толуол
• Анкор: курсовая
• Дата: 21.05.2022
• Размер: 0.78 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_rabota_PAKhT_Akhmetov_M_A_BTG-18-01_2_variant_2_1_1_1..docx
• Тип: Реферат; #541505
• страница: 5 из 6

3.8. РАСЧЕТ ФАКТИЧЕСКОГО ЧИСЛА ТАРЕЛОК

Расчёт по вышеописанному алгоритму числа теоретических тарелок, необходимых для получения продуктов ректификации заданного качества, основан на использовании законов Дальтона и Рауля, применимых лишь для идеальных газов и растворов. В реальности поведение газов и растворов в той или иной степени отклоняется от поведения идеальных газов и растворов. А также при однократном контакте не достигается полного равновесия взаимодействующих фаз и давление переменно по высоте колонны.

Для определения числа реальных тарелок необходимо принять коэффициент полезного действия тарелок - величина, учитывающая отклонение реального от идеального поведения газов и растворов в процессе ректификации. Для концентрационной (укрепляющей) секции колонны КПД тарелок лежит в пределах 0,4  0,6; а для отгонной секции - в пределах 0,3  0,4. Так как в нашей схеме применяются парциальный конденсатор и кипятильник с паровым пространством, мы должны их учесть в качестве теоретических тарелок при расчёте.

Для каждой секций колонны число реальных тарелок определяется по следующим формулам:

(3.69)

(3.70)

(3.71)

где - фактическое число тарелок всей колонны;

- теоретическое число тарелок;

= 17 – число теоретических тарелок колонны;

= 9 – число теоретических тарелок укрепляющей части колонны;

= 8 – число теоретических тарелок отгонной части колонны;

, – КПД тарелки (в укрепляющей и отгонной части);

= 0,4-0,6 – для укрепляющей части колонны, принимаем = 0,5;

= 0,3-0,4 – для отгонной части колонны, принимаем ;

Число тарелок в верхней части колонны

Число тарелок в нижней части колонны



По результатам расчетов получаем общее число фактических тарелок в колонне

3.9. РАСЧЕТ ДИАМЕТРА РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ (РК)

Диаметр колонны рассчитывается по допустимой скорости паров в самом нагруженном по парам месте колонны. Для определения самого нагруженного места колонны необходимо произвести расчет объемных расходов пара и жидкости по высоте колонны.

Для расчета объемных расходов необходимо определить плотности пара и жидкости. Сначала для жидкости пересчитаем мольные доли в массовые:

(3.72)

Затем определяем средние плотности жидкости на каждой тарелке:

(3.73)

где и – плотности бензола и толуола, кг/м³.

Плотности жидкости при температуре t определяется из уравнения:

(3.74)

где - коэффициент объемного расширения жидкости;

(3.75)

Плотность пара рассчитывается следующим образом:

(3.76)

где - температура при нормальных условиях, = 273,15 К.

Т = t+273,15 K,

где t – температура паров, ;

- давление при нормальных условиях, = 760 мм.рт.ст.;

– давление верха или низа колонны, мм.рт.ст;

Давление верха колонны рассчитывается по формуле:

(3.77)

где – давление в зоне питания;

N – номер тарелки, считая от зоны питания.

(3.78)

Таким образом, объемные расходы пара и жидкости найдутся по формулам:

(3.79)

(3.80)

Приведем пример расчета для первой тарелки колонны:

№					g, кмоль/ч	G, кмоль/ч	g, кг/ч	G, кг/ч	, масс	,	t,		,	/	,	,	,
1	0,940	0,97	78,74	78,42	298,20	115,58	23480,268	9063,784	0,931422	0,879912	99,451	0,000662	839,64	1154,8	3,8812	27,96412	2336,032
2	0,890	0,945	79,54	78,77	290,11	405,69	23142,075	31956,201	0,873214	0,8787624	100,552	0,000669	824,75	1164,8	3,9453	28,06421	6535,010
3	0,825	0,915	80,45	79,19	287,79	397,6	23152,705	31485,944	0,876245	0,876271	102,001	0,000672	824,715	1174,8	4,0132	28,074624	6438,844
4	0,740	0,870	81,64	79,82	285,48	395,28	23306,587	31551,249	0,707245	0,875269	105,250	0,000673	817,63	1184,8	4,0613	28,505627	5799,861
5	0,650	0,810	82,9	80,66	278,55	392,97	23091,795	31696,960	0,612125	0,874271	106,510	0,000674	815,35	1194,8	4,0721	28,32345	7787,952
6	0,560	0,745	84,16	81,57	277,39	386,04	23345,142	31489,283	0,519217	0,873254	108,998	0,000675	815,28	1204,8	4,0974	28,56351	7685,935
7	0,490	0,685	85,14	82,41	273,92	384,88	23321,549	31717,961	0,449122	0,872386	111,015	0,000677	812,38	1214,8	4,1826	28,60253	7584,424
8	0,430	0,635	85,98	83,11	270,46	381,41	23254,151	31698,985	0,39163	0,871636	113,001	0,000679	807,853	1224,8	4,2272	28,78579	7499,168
9	0,41	0,62	86,26	83,32	269,30	377,95	23229,818	31490,794	0,371198	0,872289	133,775	0,000679	805,97	1234,8	4,2664	29,22537	7381,808
10	0,375	0,575	86,75	83,95	378,68	273,35	32850,490	22947,733	0,337823	0,871102	115,003	0,000680	803,493	1244,8	4,3241	40,78402	5313,306
11	0,310	0,500	87.66	85	378,68	275,41	33195,089	23409,85	0,276481	0,870903	117,250	0,000680	801,87	1254,8	4,3782	41,29413	5347,156
12	0,240	0,410	88,64	86,26	375,49	275,41	33283,434	23756,867	0,211163	0,869216	119,751	0,000681	799,07	1264,8	4,4832	41,54942	5305,104
13	0,180	0,320	89,48	87,52	377,55	272,32	33783,174	23833,446	0,157126	0,868215	122,254	0,000682	798,31	1274,8	4,5353	42,31824	5261,246
14	0,130	0,240	90,18	88,64	375,49	274,38	33861,688	24321,043	0,112152	0,868782	124,254	0,000682	797,15	1284,8	4,6624	42,21414	5196,873
15	0,075	0,165	90,95	89,69	375,47	272,32	34148,997	24424,381	0,064122	0,868210	126,002	0,000683	795,71	1294,8	4,6831	42,91614	5241,281
16	0,055	0,105	91,23	90,53	376,5	272,30	34348,095	24651,319	0,047129	0,867284	127,503	0,000684	794,47	1304,8	4,7342	43,23442	5211,695
17	0,037	0,065	91,48	91,09	103,15	273,35	9436,162	24899,452	0,031507	0,867129	129,510	0,000684	792,1	1314,8	4,7721	11,91122	5220,012

Таблица 9е7

По данным табл. 9 можно заключить, что расход жидкости больше в нижней части колонны, а расход пара – в верхней.

Табл. 9 является сводной таблицей всех расчетов по колонне.

Из табл. 9 видно, что самое нагруженное место по парам в колонне – вторая тарелка. Допустимая скорость паров для трапецевидной тарелки:

(3.81)

где - допустимая скорость паров в полном сечении колонны, м/с;

– плотности жидкости и пара на второй тарелке, кг/м³;

с - коэффициент для расчета скорости паров;

Для основных типов тарелок с=900.





В связи со стандартом, принимаем диаметр колонны D=1,5 м.